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水电工程施工安全风险评价模型

日期:2021/9/4 Click:674
在工程中,具有潜在危险性的主体有施工人员、材料、机械设备的安全性等,危险源的存在条件主要为施工环境的安全性,触发因素主要为现场管理的严密性,因此建立包括施工人员、施工环境、安全管理、机械设备四个一级指标的水电工程施工安全风险评价指标体系(表1),并下设15个二级指标[15]。
考虑到水电工程施工难度高、安全问题频发,提出了将鲣鱼权法与集对分析相结合的水电工程施工安全风险评价模型,回避风险。首先,从危险来源的三个构成要素构建评价指标体系,建立评价标准后,利用鲣鱼权法定量赋予评价指标,结合分析理论建立评价指标和评价等级之间的集对关系,计算单指标的联系度和综合联系度,判断出水电工程施工的安全风险等级,最后应用该评价模型对某个建设水电工程进行实例评价。结果表明,该水电工程施工安全风险大小一般,评估结果与实际情况基本一致。

在水电工程中,由于地形复杂、地质条件差、气候差等偏僻地区施工较多,其面临的不安全因素较多,发生事故和突发事件的概率较高[1]。因此,许多学者从水电工程安全施工中的安全影响因素和施工中的风险评价等方面进行了研究。目前国内外研究水电工程施工安全风险评估的方法较多,相关理论也趋于成熟。郑霞忠等[2]利用Euclid评价方法评价北盘江某水电工程枢纽工地的安全水平。江新等[3]提出基于云模式改进的水电工程施工疲劳风险模糊综合评价方法,定量评价水电工程疲劳风险。陈志鼎等[4]建立了一个基于膦和改进AHP的中小型水电工程施工风险评估模型,随后对各项指标进行评估,综合得出最终评估结果。吴鹏飞等[5]进行了结构方程的理论引导和方法应用,为确定安全风险评估指标提供了参考。吴泥等[6]从水电工程施工危险源识别的角度,探讨当前存在的问题,提出相应的对策。上述风险评估方法对水电工程施工安全评估有一定的参考价值,但由于水电工程施工存在很多不确定因素,其评估结果不一定能完全正确地反映施工现场的真实情况。鉴于熵权—集对分析理论在水环境质量评价、山区丘陵公路边坡安全评价以及多级生态塘功效综合评价等多领域评价体系中的成功应用,本文借鉴此方法精髓,在充分识别水电工程施工安全风险的基础上,建立了基于熵权—集对分析的水电工程施工安全风险评价模型,并应用该模型对某水电工程实例进行探讨。

2熵权-集对分析模型

2.1熵权法

在信息论中,熵值是评价信息无序化程度的度量值。具体到水电工程安全施工风险评价中,某一指标的熵值越小,表明该指标的不确定性越大,所携带的信息越多,因而对整体的安全风险影响也越大。熵权法正是依据此思路对各不确定性指标赋权,进而定量地分析评价对象。与传统授权方法相比,鲣鱼法具有受主观因素影响小、适用性强等优点,广泛应用于各个领域[7-11]。‰值的计算过程如下。(1)结构判断矩阵设有m个评价指标,各评价指标下有n个评价值。结构判断矩阵p如下:(2)对结构矩阵p进行无限纲化处理,矩阵q对于越大越优秀的指标,无限纲化计算如下:(1)对于越小越优秀的指标,无限纲化计算如下:(2)其中,xij表示各评价指标的观测值,xmax、xmin分别为各评价指标的最大值和最小值。(3)计算各评价指标的熵值根据信息熵的定义求出各评价指标的熵值如下:(4)根据熵值确定各指标权重由上一步得出的熵值E1,E2,…Em,计算各个评价指标的权重如下:

2.2单指标联系度

为实现对单指标的定量评价,需构建各评价指标与安全风险等级之间的对应关系。根据集对分析理论[12-14],假设集对h由各评价指标的实际值集合和安全风险等级集合构成,用联系度量化两集之间的关系。分析该组合的特性,共获得n个特性,其中共享特性s个,对立特性p个,非共享和非对立特性f个,组合对h的联系度如下:(5)其中i表示差异不确定系数,i的取值为-1,1],j=-1表示对立系数,其均只发挥标记作用。A、B、C分别表示评定指标与安全风险等级之间的同一度、差异度、对立度。根据上述理论,计算评价指标与评价标准之间的单指标联系度。首先,计算各指标实际值的平均值,得到评价指标集x:x={x1、x2、x3、…xn}其次,计算各指标与安全风险等级之间的单指标联系度。

2.3综合联系方式

乘以上指标权重矩阵W和单指标联系方式μi矩阵,指标与各评价标准之间的综合联系方式为

2.4确定评价等级

基于集对分析的基本原理,水电工程施工安全风险等级由最大综合联系方式的评价等级确定。

3水电工程施工安全风险评价指标体系

从危险源的三个构成要素,即潜在危险性、存在条件和触发要素出发,利用头脑风暴法列举水电工程施工中可能存在风险的影响要素,分析,最终选择主要影响要素。在工程中,具有潜在危险性的主体有施工人员、材料、机械设备的安全性等,危险源的存在条件主要是施工环境的安全性,触发因素主要是现场管理的严密性,因此建立了包括施工人员、施工环境、安全管理、机械设备四个一级指标的水电工程施工安全风险评价指标体系(表1)和15个二级指标[15]。

4评定标准的确定

确立量度合适的等级标准是确保水电工程施工安全风险状况精确评定的基础。为了更准确地评估风险大小,区分不同指标的风险状况,将风险大小分为小、小、一般、大、大五个等级,风险越大对应得分越小,在[0、1]区间内将风险等级分为等分[16]

5个案例分析

本文以建设的自来水站为研究对象,讨论和论证EW-SPA方法在自来水工程施工中的实际应用。

5.1依据膦指标权重计算

依据上述所构建的评价指标体系,聘请7位相关专家,以问卷发放的形式对影响水电工程施工安全的15个评价指标进行评分。根据专家评分的情况,根据公式(1)~(4)计算各评价指标对应的权重(表3)。

5.2单指标联系人计算

根据单指标联系人计算原理,计算评价指标与不同等级的评价标准之间的单指标联系人。首先,计算各指标专家评分的平均值,作为各评价指标的评价值,获得评价指标集。其次,根据公式(6)、(7)计算各指标和评价等级之间的单指标联系度(表4)。

5.3综合连接度计算

根据表3中各指标的权重系数,对上述不同评价等级下所有指标的单指标连接度进行加权平均处理,得到该水电工程施工安全状况和各风险评价等级的综合连接度为μ4c=(-0.2853-0.72840.32520.2691-0.1431),最大综合连接度为0.3252同时参考指标权重值的分布,可见劳动技能、违规操作、安全生产责任制、机械设备检测制度所占权重较大,在水电工程施工中,建议施工人员技术水平和施工中安全管理和安全检测制度是影响施工安全风险的主要因素,提高施工人员技术水平,加强安全管理等防治措施,降低施工风险。

6结论

(1)首先从危险来源的三个构成要素出发,结合自来水工程施工安全的行业规范和要求,利用头脑风暴法列可能的安全风险要素,选择主要影响施工安全的风险要素构建评价指标体系,建立相应的评价标准。(2)其次引入膦权法计算各评价指标的权重值,该方法避免了人为赋权的主观性,使结果更加准确,结合集对分析理论构建了水电工程施工安全风险评价模型,定量计算各评价指标与不同评价等级的联系度,最终评价水电工程施工安全风险(3)最后将本文提出的EW-SPA模型应用于建设的A水电站,验证了该模型的可行性和实用性。整个评价过程综合运用定性和定量的评价方法,客观性和可操作性强,为管理者在水电工程施工中进行安全风险评价时提供了有益的辅助决策方法。

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